Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Прн радноастрономнческом методе измерений в качестве источника излучений используется естественное излучение внеземных источников (Солнце, Лебедь а, Кассиопея а, дева а, центавр а ндр.) в диапазоне прозрачностн атмосферы и ноносферы Земли 1,25 см < л < 20 м. Роль поворотного устройства выполняет врашенне Земли вокруг своей осн. учнтывая малые угловые размеры указанных внеземных источников, в первом приближении можно считать, что вх яркосгная температура является дельта-функьмей углового положения источника: Т, (О, р) = сб (9 — В„, р — р„), (20.24) где с — константа, опредеюношая полную мощность излучения.
Подставшш (20 23) в (13.7), получаем У„(о„,р„) = ~" л'(В„,Р„). ал (20.25) Следовательно мощность шумов, принимаемая остронаправленной антенной от одиночного источника внеземного излучения пропорпионш~ьна диаграмме направленности антенны по мощности. Недостатком радиоастрономического метода измерений является малая скорость измерений, ограниченность изме)\ений сечений диаграммы только в плоскостях вращения Земли. Кроме того, так как внеземные источники являются широкополосными, измеренная диарамма является результатом усреднения е полосе частот приемного устройства, поэтому метод имеет ограниченное применение при измерении узкополосных антенн.
Каллнмшяорлый л голеграйулчесллй методы иэмереллй. При этих методах отпадает необходимость в выборе больших расстояний между антеннами и измерения проводатсл в ближней зоне антенн. В коллиматорном методе измерений (рис. 20.8) поле плоской волны от вспомогательной антенны 5, возбуждаемой генератором 4, создается с помощью коллиматора 1. В качестве коллиматора используются зеркальные, линзовые и некоторые другие типы антенн, причем раскрыв коллиматора должен быть больше раскрыла исследуемой антенны 2. Диаграмма направленности антенны измеряется как зависимость амплитулы, регистрируемой приамным устройством 3, от направления между нормалью к раскрыву антенны и нормалью к фронту плоской волны. Рис. 20.8. Колламаториыи метод измерений ние Ег (х,у) на плоскости 5 следующим образом; 888 В голографическом (апертурно-зондовом) методе измерений с помощью слабонаправленного перемещающегося зонда и амплнфазометра измеряется ампяитуднофазовое распределение координатных составляющих поли на некоторой поверхности 5 в ближней зоне.
Поверхность 5 может быть произвольной, но лля удобства измерений чаше всего ее выбирают в виде плоскости, расположенной непосредственно перел излучающей апертурной антенны, реже — в виде сферы нли цилиндрической поверхности, охватывающей антенну. По измеренному на 5 полю вычисляют диаграмму направленности антенны.
В силу теоремы единственности для однозначного определения диаграммы направленности поверхность 5 должна быть замкнутой. В частности, если 5 является плоскостью, то ненормированная диаграмма направленности антенны Г(шлр) с линейной полЯРизапией выРажаетса чеРез амплитУдно-фэзовое РаспРеделе- 7(В»р)=А) )Е»(ху)е 1"о'"" ~)Атду, (20.26) где А — некоторый постоянный коэффициент.
При реальных измерениях Ез на плоскости ограничиваются областью, совпадыощей или немного превышающей размеры апертуры антенны. Поэтому интегрирование в (20.26) выполняют по конечным пределам. Для ускорения вычисления интеграла (20.26) используются ЭВМ и специальные алгоритмы быстрого преобразования ур (4). Динамический диапазон юмерения диаграммы направленности лри коллиматориом и голографическом методах юмерений составляет 40-45 дБ. Измерение диаграммы напра»пенности антенны на моделях. Если йзготовить модель антенны, все размеры которой уменьшены в и раз по сравнению с реальной антенной, причем параметры магнитных и лиэяектрических материалов у модели и реальной антенны совпадают (»„ =»„ р„ = р,), а удельная проводимость проводников модели в и раз больше чем у реальной антенны (о„= ет,), то в соответствии с принципом электродинамического подобия поля излучения модели на частоте у"„= ну", где ,г" — частота реальной антенны, и реальной антенны совпадают.
Подставляя параметры модели 6„= Г„/н, Л„= Л/о в соотношение (20.21), получаем, что прн полигонных измерениях минимальное расстояние до дальней зоны модели г„„уменьшится в н раз по сраврению с расстоянием г „до дальней зоны реальной антенны 2()т/л) 2Лз 1 (20.27) н н Основная трудность при изготовлении модели антенны заключается а выполнении соотношения о„=но, Однако невыполнение этого соотношения в антеннах с малыми потерями практически не сказываются на точности измерения диаграммы направленности. Изм»ренне ноэтг()адвента усиленна антенны.
Коэффициент усиления антенны чаще всего измеряется в полигонных (лабораторных) условиях методом сравнения с коэффициентом усиления эталонной антенны. Структурная схема измерения покюана иа рис. 20.9. При этом расстояние г между исследуемой А„и вспомогательной А, антеннами выбирают в соответствии с (20.21), (20.22).
В первом измерении к выхолу генератора 1 через аттенюатор 2 и измеритель коэффициента отражения 3 подключается Рнс. 20.9. сянка измерено» коэффициыпя усиления антенны (20.28) Во втором опыте вместо измеряемой антенны попюпочают эталонную с известным коэффициентом усиления С, и поляризацией, совпаджощей с измеряемой антенной, и повторвют измерения. Получаем выражение для мощности в регистрирующем устройстве, аналогичное (20.28): (20.29) Сравнивая выражении (21.! О) и (21.11), находим (20.30) Если измеряемые и эталонные антенны хорошо согласованы, а атгенюаторы одинаковы,то С„= Сà — и Р„ Р, (20 31) Для обеспечения достаточной точности юмерений коэффициенты усиления измеряемой н эталонной антенн должны быть одного порядка.
367 измеРЯемаЯ антенна *, вйашением котоРой на опоРно-повоРотнои УстРойстве б доби. ваются максимального уровня мощности Р„в измеряемом (регистрируемом) устройстве 5. Мощность на выходе регистрирующего устройства поступает с выхода приемного устройства 4, Дяя повышения точности измерений с помощью атенюатора эти показа.
ния переводятся в середину шкалы регистрирующего устройства. Используя соотно. щения (13.47) (13.49), нетрудно связать уровень регистрируемой мощности Р„с мощностью генератора Р, ослаблением аттенюатора )У„, коэффициентами отражения от входа антенны измеряемой Г„и вспомогательной Г антенн, коэффициентами усиления этих антенн С„, С, и коэффициентом передачи (по мощности) приемного устройства К Приложение! Лнтввекве нбеэвнчеввй, жрвввтьзе в кввге г — мнимы единипа ~ВВ о — внутренний ример широкой стенки прямоугольного волновола а — размер ширины рупора с; ралиус вибратора Аэ" — векторный элсюрический и манигиый потенциал Ь вЂ” внутренний ример узкой стенки прямоугольного волновода Ь - высотаупора Е- ренжианая состав»я»аж» проводимости с †скорость све С „ — коэффнпиенты юаимной связи макду излучателями и„л, Р— диаметр (раскрыв) зер»ллз, линзы Р(В, р) — КНД апсины Рз- КНД в главном направлении йг, ау — шзг решепги вдоль ссейХ, у » -ЭДС экаивалентного геверагора Š— поле излучения Е" ' — возбузшение л-го излучателя Е, — «асатсльнвя составляющая напряженно- сти электрического поля Еь,Е„ — составляющие вектора Е в сфериче- ской системс «оардинкг г- фокусное расстояние ! — ненормированная амплитудны ДН л-го излучаеля Р(О,Е) — нормированна» ДН Рл(в,р) — нормированный множитель ре.
нщкн 3 — активная июшвлаюпгы проводимости Р(а,е) — КУ антенны Н, — касательна» составляюша» напракенноти магнитного ноля Ь вЂ” лейсгвуюшая высота вибратора (расстоя- ние межлу излучателем н экраном) ! — комплексная амплитуда тока в линии илн излучателе Ю~ — плглность поверхностного тока (элек- трического и магнитного) Ь вЂ” вольюаое число й-волновой вектор ! — длина плеча оператора (щели), линии пере- дачи, шлейфа, согласующего трансформатора Д ! — укорочены внбратора (щели) Ь вЂ” длина линейного нзлучатечя (или рабочее затухание трннсформатора) а — фззоззя постояннал илеыьной линии Н вЂ” количество излучателей л — номер излучателя (коэффндиент прыом- лсния зиюы) и — нормачь к поюрхносги антснны Р— могпность Р» — мощность излучснн» Р(ечв) — единичный вектор полярюапии (г — добротность, погонная плотность заряда Я вЂ” соп)югнвление Я вЂ” сопротивленис излучения г-расстояиие ст точки наблюдения до точ- ки интегрирования Е-шагспирал», поверхностьангенны гб = Ыз ьу — эхмент поверхности [8) — матрипа рзссеяния Т вЂ” абсолютная температура Р- комплексная амплитула налряжсии» з линии Р(!) — векторы внешних факгоро» г„(г„) — составляющие векгороа В Д т — базовая скорость волны Греческие пбпзначеиив, ириватыс в кивке Русские пбпзваченвв Спкраваевив й'- волновое сопротивление линии персдачи Х- реактивное сопротивление .т — ось координат.
координша у — вхолная проводимость линии, полная про- водимость излучснияшели а — «оэффициснт затухания, отношение амплитуд токов Д вЂ” фазова» постоянны Г = а ь бй — коэффициент распространения, звмедяеине фшовой скорости 2܄à — полоса пропускани» Ю вЂ уг потерь вдиэлскгрике сг,дь — проницаемости вакуума г„д, -относительные проницаемости л -КПД и -КПДантснны В.р — координаты сферической системы В„,р„, — напр»навине фиирования à — коэффициент отражения П - зектор Пойтиига Т -знак транспоиирования АБ — зитенна бсгушей волны АР— антенная решена АФАР— активны фшироввннш ашеннш ре- шетка АФР— амплнтудно-фазовос распределение ВЧ вЂ” высокие частоты ВЩР— волповодно-шелевая решетка ГВЧ вЂ” гипервысокие частоты Д — д ДН вЂ” диаграмма направленности ДОС вЂ” лиаграммсобразушшая схема КБ — «оэффнциент бегущей волны К — короткие волны КВЧ вЂ” крайне высокис частоты КИП вЂ” коэффициент ислользоваии» поверхности у — ось координат, координата 7 — входное сопротивление линии или излу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
